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    1.1 Generalità Gli impianti di distribuzione dei fluidi sono largamente diffusi negli impianti industriali. In molte produzioni, infatti, macchinari e impianti tecnologici funzionano solo se vengono alimentati da uno o più fluidi come acqua, aria compressa, vapore. Nel presente capitolo, quindi, prenderemo in considerazione gli elementi che costituiscono una rete di distribuzione dei fluidi indicando le caratteristiche necessarie per la loro scelta. Gli impianti di servizio, a cui gli impianti di produzione e distribuzione dei fluidi possono essere ricondotti, costituiscono una voce importante del costo totale di uno stabilimento. Per tale ragione è importante contenere i costi di realizzazione facendo attenzione a bilanciarli con i costi di esercizio, quali i consumi di energia, manutenzione, mancata produzione, che variano in controtendenza rispetto ai costi di realizzazione. Oltre all’aspetto economico occorre prevedere possibili aumenti di fabbisogno per periodi futuri in modo da non dover sostituire un impianto di servizio a breve distanza temporale dalla sua realizzazione. Una rete di distribuzione, o piping, è costituita dall’insieme degli elementi di una tubazione che consentono di trasferire un fluido dal luogo di produzione alle utenze distribuite o da più luoghi di captazione ad uno di raccolta e trattamento. Gli elementi di tubazione sono:

    - Tubi; - Elementi di raccordo e di tenuta (giunti, raccordi, deviazioni, flange, guarnizioni, …); - Organi di intercettazione o di regolazione; - Accessori (manometri, misuratori di portata, filtri, compensatori di dilatazione, scaricatori di

    condense, ecc.). In fig.1.1.1 vengono rappresentati alcuni di tali elementi costituenti un tratto di tubazione.

    Fig.1.1.1 - Elementi costituenti un tratto di tubazione per alimentazione di un fluido ad un’utenza.

    Dal punto di vista della rappresentazione grafica per le reti di distribuzione non è stata adottata una unificazione. Tuttavia si è soliti si adottare segni convenzionali largamente diffusi alcuni dei quali vengono riportati in tab.1.1.1

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    Le reti di distribuzione, quando aperte al luogo di lavoro, devono essere visibili, comunque facilmente ispezionabili e si deve poter individuare la natura del fluido convogliato. A tal fine la tabella UNI 5634-97 che, per le tubazioni e canalizzazioni non interrate convoglianti fluidi, fornisce indicazioni sui colori da adottare per l’identificazione della natura di un fluido convogliato mediante tubazioni. In tale tabella viene fatta distinzione tra i colori distinti di base ed indicazioni di codice. I colori distintivi di base identificano tubazioni convoglianti fluidi dei quali è sufficiente individuare la natura. Le indicazioni di codice sono i colori di sicurezza ed i dati indicanti la natura del fluido. Si applicano su tubazioni, quando è necessario individuare con precisione il fluido convogliato, in prossimità di valvole, raccordi e apparecchiature. A tale scopo viene impiegato il rosso per le tubazioni degli impianti antincendio, l’azzurro, assieme al colore di base verde, per le tubazioni che convogliano acqua dolce, potabile o no. I dati che indicano la natura del fluido possono essere riportati in varie forme quali il nome per esteso, l’abbreviazione o la formula chimica. La norma UNI prevede anche le modalità di applicazione sia dei colori di base che delle indicazioni di codice. In particolare i colori di base vengono applicati o su tutta la tubazione o a bande di larghezza in funzione del diametro della tubazione e della distanza alla quale deve essere visibile, con un valore minimo di 230 mm. I colori di sicurezza sono applicati sul colore di base con bande di larghezza pari a ¼ di quella della banda del colore di base. I dati indicanti la natura del fluido sono in bianco o in nero, in modo da realizzare un adeguato contrasto con il colore di base, ed applicati direttamente sul tubo o su targhette fissate al tubo stesso. Per le tubazioni convoglianti fluidi pericolosi oltre al colore di base deve essere presente il simbolo di pericolo e il nome o la formula del fluido.

    tab. 1.1.1 – Colori distintivi di base per le tubazioni non interrate convoglianti fluidi.

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    Occorre, infine, tenere presente che le tubazioni e tutti i componenti devono essere installati in modo da: non intralciare il transito; non occupare spazi di lavoro; non essere danneggiati da mezzi di trasporto; non costituire barriera alla diffusione della luce naturale. 1.2 Diametro e pressione nominale

    Gli elementi di una tubazione sono caratterizzati da due grandezze che permettono di individuare la possibilità di accoppiamento tra diversi elementi e le loro caratteristiche di impiego. Tali grandezze sono il diametro e la pressione nominali. Il diametro nominale DN è un’indicazione convenzionale che serve da riferimento univoco per individuare la grandezza dei diversi elementi accoppiabili in una tubazione (tubi, flangie, raccordi, valvole, ecc.). Il DN rappresenta all’incirca la dimensione in mm del diametro interno dell’elemento di tubazione e viene utilizzato, prevalentemente, per tubazioni in acciaio o in ghisa. DN50 designa una tubazione i cui elementi hanno lo stesso diametro nominale: tubo DN50, valvola DN50, ecc… La serie dei diametri nominali, secondo la UNI1282 e succesivi aggiornamenti è: 1; 1.5; 2; 2.5; 3; 4; 5; 6; 8; 15; 20; 25; 32; 40; 50; 60; 70; 80; 100; 125; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2200; 2500. In questo modo, si cerca di seguire la serie di Renard, con ragione 1.25 (radice 10a di 10). In taluni casi, come nelle tubazioni in materie plastiche ed in calcestruzzo, gli elementi di una tubazione possono essere identificati con il diametro esterno o interno unitamente allo spessore. Nel settore petrolchimico, invece, la norma di riferimento per l’identificazione ed accoppiamento delle tubazioni è all’Americana ASTM. Per tale norma si fa riferimento al Net Pipe Size (NPS) che corrisponde al diametro esterno. In America, inoltre, il diametro degli elementi di una tubazione viene espresso in pollici, come d’altra parte avviene per i tubi gas, in conformità con le norme ANSI, ed è indicato dal numero preceduto dalla sigla NSD (Nominal Size Designation). I diametri più comunemente utilizzati sono: NSD ½; ¾; 1; 1 ½; 2; 3; 4; 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 24; 26; 28; 30; 34; 36; 38; 40; 42; 44; 46; 48.

    La pressione nominale PN esprime convenzionalmente la pressione massima di esercizio, in bar. In base ad essa, vengono calcolati gli elementi della tubazione, tenendo conto delle specifiche condizioni di esercizio. Così, PN40 indica che il fluido nella condotta può assumere la pressione massima di 40 bar in condizioni normali di esercizio. Tale pressione massima deve essere ridotta all’80% (1/1.25), quando il fluido si trova a temperature tra 120 e 300 °C o quando è chimicamente pericoloso, deve essere ridotta al 64% (1/1.6) con temperature nel campo tra 300 e 400 °C e per fluidi pericolosi a temperature superiori a 120 °C.

    La serie delle pressioni nominali segue la tabella UNI 1283-85 e UNI ISO 7268-85, ed approssimativamente la serie di Renard con ragione 1.6 (radice 5a di 10): 1; 2,5; 6; 10; 16; 20; 25; 50; 64; 100; 150; 250; 320; 420; 640; 1000; 1600; 2500. Le tubazioni, che necessitano di una prova di collaudo, devono essere sottoposte a prova idraulica a pressione superiore a quella nominale. In definitiva, con riferimento ai tubi d’acciaio, ad ogni valore della pressione nominale corrispondono tre valori della pressione d’esercizio, a seconda del grado di sicurezza richiesto, stabilito in base alla natura del fluido ed alla sua temperatura (tab. 1.2.1). Con riferimento alle tubazioni in materie plastiche, le pressione nominale corrisponde alla pressione di esercizio solo per il convogliamento di acqua a temperatura non superiore a 20° C. All’aumentare del valore di temperatura, la pressione di esercizio diminuisce seguendo le indicazione che le normative prevedono per i singoli polimeri.

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    Tab 1.2.1 – Relazione tra pressione di esercizio e pressione nominale per le tubazioni in acciaio e ghisa sferoidale. 1.3 Scelta dei tubi La scelta del tubo adatto al convogliamento di un determinato fluido viene effettuata in base al materiale ed al tipo costruttivo. I materiali di cui sono costituiti i tubi sono diversi: acciaio, ghisa, materie plastiche, alluminio, rame, calcestruzzo; ecc.. Il tipo di materiale viene scelto in base alle caratteristiche chimico-fisiche del fluido da trasportare (aggressività, temperatura e pressione) ed alle condizioni ambientali in cui le tubazioni verranno a trovarsi (aggressività, umidità, temperatura e pressione). In riferimento al tipo costruttivo dei tubi (presenza o meno di saldatura, lisci o filettati, ecc.) la scelta viene effettuata in base alla natura del fluido, alla sua portata, alla pressione di esercizio, alla modalità di installazione del tubo stesso. Una volta scelto il materiale ed il tipo costruttivo più adatti, vengono determinati il diametro e lo spessore del tubo. Il diametro viene determinato in base alla portata del fluido da convogliare tenendo conto di bilanciare economicamente i costi di installazione, crescenti al crescere del diametro delle tubazioni, e quelle di esercizio, legati alle perdite di carico, che invece hanno andamento opposto. Per i tubi metallici non soggetti a sollecitazioni anomale, quali possono essere quelle dovute a vibrazioni, urti